CN109562427B - 冲压成型品的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够较大地减少在具有通过弯曲部连结了相邻的直线部那样的长边方向形状的冲压成型品产生的回弹的冲压成型品的制造方法。将金属板冲压成型为如下的制品形状：具有帽型或者“コ”字型的横剖面形状并且具有长边方向形状，该长边方向形状具备多个直线部、以及连结相邻的直线部间的弯曲部。具有：第一工序，在弯曲部向顶板部侧凸出地弯曲的情况下，成型为以弯曲部处的顶板部的长边方向的线长比制品形状中的线长长的方式使弯曲部的曲率半径比制品形状中的曲率半径小的中间部件，在弯曲部向顶板部侧凹陷地弯曲的情况下，成型为以弯曲部处的顶板部的长边方向的线长比制品形状中的线长短的方式使弯曲部的曲率半径比制品形状中的曲率半径大的中间部件；以及第二工序，将中间部件冲压成型为制品形状。

Description

冲压成型品的制造方法

技术领域

本发明涉及将金属板成型为在侧视图中呈“へ”字形等且具有在沿着长边方向的一个位置或者两个位置局部地弯曲了的长边方向形状的横剖面“コ”字型或者帽型的制品形状的冲压成型品的制造方法。

背景技术

近几年，为了兼得汽车车体的碰撞安全性提高和轻型化，针对车体构造部件推进了590MPa以上的高强度材料的应用。然而，高强度材料的屈服强度、拉伸强度高，所以在进行冲压成型的基础上，回弹等成型不良成为课题。

作为用于车体构造部件的冲压成型品之一，具有前侧内部构件(member frontside inner)那样的部件。该冲压成型品是通过向顶板部侧凸出地弯曲的弯曲部连结了沿长边方向排列的两个直线部的在侧视图中是“へ”字形的帽型剖面部件。在将金属板冲压成型为这样的部件形状的情况下，在成型下止点，在顶板部产生拉伸应力并且在凸缘部产生压缩应力，因它们的应力差在冲压成型品中产生回弹(曲面反弹)。

在针对这样的部件应用了高强度材料的情况下，存在上述下止点处的应力差变得更大而回弹增加这样的课题。

作为回弹对策的现有技术例如具有专利文献1～3所记载的技术。

专利文献1所记载的冲压成型方法是成型为具有以向顶板部侧凸出的方式在长边方向弯曲了的形状的冲压部件的方法。在专利文献1中，在第一成型工序中在顶板部的面形成压花，以长边方向全长的线长比最终制品的长边方向的线长长的方式成型之后，在第二成型工序中以上述压花消失的方式冲压成型为制品形状，从而对顶板部赋予压缩应力，减少回弹。

专利文献2所记载的冲压成型方法是对具有在长边方向弯曲了的形状的部件进行成型的方法。专利文献2是如下方法：通过配置有销的冲头，在成型中途在顶板部的面局部地成型凸部，利用成型后期的冲压负载，销下降从而对顶板部的面施加压缩应力，减少回弹。

专利文献3所记载的冲压成型方法是成型具有帽型或者“コ”字形的横剖面形状并且具备包含中间部的弯曲部和其两侧相邻的直线部的长边方向形状的制品的方法。专利文献3是如下方法：使用比制品的长度长的坯料，针对弯曲部的长度使与弯曲部对应的坯料剩余来成型由此对顶板面施加压缩应力，减少回弹。

专利文献1：日本专利第4709659号公报

专利文献2：日本特开2008-200709号公报

专利文献3：日本专利第5812312号公报

然而，在欲将专利文献1所记载的冲压成型方法应用于前侧内部构件那样的在侧视图中成为“へ”字形的部件的冲压成型的情况下，考虑在局部存在的弯曲部分集中地形成压花。然而，由于弯曲部分小，所以设置凸形状的多个突起由此存在在弯曲部产生破裂的可能性、压缩后残留皱褶的可能性。因此，存在突起的配置、其它设计变得复杂的可能性。

而且在专利文献2所记载的冲压成型方法中，需要成为在冲头配置销，在冲压成型中途使销动作那样的冲压构造，所以模具成为复杂的形状。而且在欲将其应用于前侧内部构件那样的在侧视图中成为“へ”字形的部件的情况下，由于弯曲部分小，所以存在在利用销抬起材料时产生破裂的可能性。

而且在专利文献3所记载的冲压成型方法中，使用分割为弯曲部用和存在于其两侧的直线部用的模具，所以模具的构造变得复杂。而且需要使用比制品长的坯料来成型，所以在通过原形状被施加压缩应力的凸缘部分等中压缩应力进一步增加，存在在某些情况下回弹、皱褶增加的可能性。

以上那样的课题在应用了拉伸强度高的高强度材料的情况下更加显著。

发明内容

本发明正是着眼于上述那样的问题点而完成的，目的在于提供一种能够简易地使在具有通过弯曲部连结了相邻的直线部那样的长边方向形状的冲压成型品产生的回弹较大地减少的冲压成型品的制造方法。

为了解决课题，本发明的一实施方式的冲压成型品的制造方法的特征在于，将金属板冲压成型为如下的制品形状来制造时，具有如下第一工序以及第二工序，该制品形状在顶板部的宽度方向两侧具有侧壁部而具有帽型或者“コ”字型的横剖面形状并且具有长边方向形状，该长边方向形状具备多个直线部、以及连结相邻的上述直线部并向顶板部侧凸出或者凹陷地弯曲的一个或者两个以上的弯曲部，

在上述第一工序中，在上述弯曲部向上述顶板部侧凸出地弯曲的情况下，成型为以该弯曲部处的上述顶板部的长边方向的线长比上述制品形状中的线长长的方式使该弯曲部的曲率半径比上述制品形状中的曲率半径小的中间部件，在上述弯曲部向上述顶板部侧凹陷地弯曲的情况下，成型为以该弯曲部处的上述顶板部的长边方向的线长比上述制品形状中的线长短的方式使该弯曲部的曲率半径比上述制品形状中的曲率半径大的中间部件，在上述第二工序中，将上述中间部件冲压成型为上述制品形状。

根据本发明的一实施方式，进行了将连结相邻的直线部的弯曲部的曲率半径成型为比制品形状小这样的简单的预备成型(第一工序)之后进行主成型(第二工序)，从而能够使具有沿着长边方向局部地以规定曲率弯曲了的弯曲部的帽型或者“コ”字型剖面的部件的回弹减少。

其结果，根据本发明的一实施方式，能够得到尺寸精度高的部件，从而成品率得以提高。并且，回弹减少，从而例如在使用帽型剖面形状的部件作为车体构造部件时，能够容易地进行部件的组装。

附图说明

图1是表示基于本发明的实施方式的制品形状的例子的图，(a)是侧视图，(b)是立体图。

图2是表示通过冲压成型产生的长边方向应力分布中的顶板侧的拉伸应力的应力产生区域与凸缘侧的压缩应力的应力产生区域的例子的简图。

图3是说明在冲头底弯曲部成型余留部而增加线长(减少曲率半径)的情况下的示意图。

图4是表示基于本发明的实施方式的冲压成型的简图，(a)是例示第一工序的图，(b)是例示第二工序的图。

图5是表示本发明能够适用的制品形状的其它例的简要侧视图。

具体实施方式

接下来，参照附图来说明本发明的实施方式。

在本实施方式中，以制造的冲压成型品的制品形状1是如图1所示那样的的冲压成型品形状的情况为例来进行说明：是顶板部1a的宽度方向两侧经由侧壁部1b与凸缘部1c连续的帽型的横剖面形状，并且具有在长边方向的一个位置(图1中靠近右侧的位置)具有向顶板部1a侧凸出地弯曲的弯曲部11并如图1所示那样在侧视图中呈“へ”字形的长边方向形状。即本实施方式冲压成型品是成为沿着长边方向通过向顶板部1a侧凸出的弯曲部11连结两个直线部10那样的形状的情况。

在对上述形状的冲压成型品进行冲压成型的情况下，以“へ”字的顶点部(弯曲部11的顶点)为中心，在弯曲部11的顶板部1a的面产生拉伸残余应力，并且在凸缘部1c的面产生压缩残余应力(参照图2)。而且，通过上述应力被释放，而在由弯曲部11连结的相邻的直线部10远离的方向(顶板部侧)产生回弹(参照图1)。而且，随着材料强度的增加，该残余应力增加，回弹量变大。即若采用590MPa以上的高强度材料则回弹变大。

在本实施方式的冲压成型品的制造方法中，为了减少该回弹，作为冲压成型的工序至少具有：第一工序(预备成型工序)、和在第一工序之后进行的第二工序(主成型工序)。

在第一工序中，利用上模16和下模15冲压金属板20(坯料)(参照图4的(a))，以弯曲部11处的顶板部1a的长边方向的线长比制品形状1中的线长长的方式，成型为使该弯曲部11的曲率半径比上述制品形状1中的曲率半径小的中间部件21。

而且此时，如图1所示，在制品形状是在顶板部1a的宽度方向两侧经由侧壁部1b而具有凸缘部1c的帽型的横剖面形状的情况下，优选设定为弯曲部11处的凸缘部1c的长边方向的线长比制品形状中的线长短。

弯曲部11处的顶板部1a的长边方向的线长例如只要采用将长边方向两侧的直线部10的顶板部1a间连结的曲线部分的线长即可(参照图2)。另外，弯曲部11处的凸缘部1c的长边方向的线长，例如只要采用凸缘部1c中的将长边方向两侧的直线部间连结的曲线部分的线长即可(参照图2)。

在更高精度地设定弯曲部11处的顶板部1a的长边方向的线长的情况下，进行将金属板20成型为制品形状1的CAE解析，基于该结果，将在顶板部1a中产生长边方向拉伸应力的应力产生区域设定在弯曲部11的长边方向位置，采用该位置的线长。同样，在更高精度地设定弯曲部11处的凸缘部1c的长边方向的线长的情况下，进行将金属板20成型为制品形状1的CAE解析，基于该结果，将在凸缘部1c中产生长边方向压缩应力的应力产生区域设定在凸缘部1c的长边方向位置，采用该位置的线长。

这里，在将弯曲部11处的顶板部1a的长边方向的线长在上述制品形状1中定义为L1o，在上述中间部件21中定义为L1′时，优选以满足下述(1)式的方式进行设计。

L1o＜L1′≤1.01×L1o····(1)

这里，在L1′比(1.01×L1o)大的情况下，在第一工序中，在弯曲部11处的顶板部1a的顶点产生的张力过大，在适用于超高强度材料的情况下，产生破裂的可能性增大。另一方面，在L1′比L1o小的情况下，在第二工序中，没有对顶板部1a的面施加足够的压缩应力，所以存在回弹未被充分减少的担忧。

另外，在将弯曲部11处的凸缘部1c的长边方向的线长在制品形状中定义为L2o，在中间部件中定义为L2′时，优选以满足下述(3)式的方式进行设计。

L2o＞L2′≥0.99×L2o····(3)

在第一工序中，作为将弯曲部11处的顶板部1a的曲率半径设为比制品形状1小的方法，还存在使两个直线部10的长轴彼此的交角本身比制品形状1小那样的使用模具成型为比弯曲部11处的顶板部1a的长边方向的线长长的值的方法。

在本实施方式中，以如下情况为例进行说明：利用将延长了相邻的两个直线部10的轴的线的交角本身设为与制品形状1的交角相同或者大致相同的角度的条件，实施第一工序的成型。

即如图3所示，考虑在侧视图中使夹着作为对象的弯曲部11而定位的两个直线部10的顶板部1a朝向弯曲部11的顶点WP0侧延长的假想线L11、L12。将该两根假想线L11、L12的交点设为LP。图3的符号W0是制品形状1中的弯曲部11的顶板部1a的轮廓线(profile)，符合W1是中间部件21中的弯曲部11的顶板部1a的轮廓线。如图3所示，以与制品形状1中的弯曲部11的顶板部1a与交点LP的间隔ΔH0相比，中间部件21中的弯曲部11的顶板部1a与交点LP的间隔ΔH1较小的方式进行设定。

即通过第一工序的成型，以假想线L11、L12的交点LP与制品形状1中的弯曲部11的顶点WP0的间隔ΔH0变小的方式，即以赋予余留部Y的方式进行成型，从而将中间部件21的弯曲部11处的顶板部1a的线长设定为比制品形状1长，以中间部件21的弯曲部11处的曲率半径比制品形状1的曲率半径小的方式进行成型。

而且，在第一工序中，关于顶板部1a，利用如图3所示那样弯曲部11的形状成为WP1的轮廓线的上下的模具15、16，对金属板20(坯料)进行冲压而成型中间部件21(参照图4的(a))。

接下来，在第二工序中，关于顶板部1a利用如图3所示那样弯曲部11的形状成为WP0的轮廓的上下的模具17、18，对上述中间部件21进行冲压而制造为制品形状1。

在第一工序中，如上述那样成型余留部Y，由此与专利文献1所记载的那样配置多个凸形状相比能够简单地设计前工序的形状，而且在第二工序的成型时拉伸余留部Y而得的线长部分很难向其它部分移动，容易施加压缩应力。

除此之外，在第一工序中，较短地设计弯曲部11处的凸缘部1c的线长，从而容易对凸缘部1c施加拉伸应力。

这里，例如在第一工序中应用拉深成型或者仿形(form)成型，在第二工序中设为成型为制品形状1的整形工序。另外，成型的金属板20若是由钢板、铝合金等能够冲压成型的金属材料构成的金属板20则都能够适用，但在金属板20的材料强度是590MPa以上的超高强度材料的情况下，能够更有效地减少沿着长边方向的回弹。

在上述实施方式中，虽例示了图1那样的成型为在侧视图中为“へ”字形的帽型剖面的制品形状1的情况，但即使在成型为没有凸缘部1c的“へ”字形的“コ”字型剖面部件的情况下，也能够应用本发明。其中，本发明对剖面呈帽型形状的制品形状1特别有效。

另外，制品形状1并不限于图1那样的、弯曲部11沿着长边方向仅存在于一个位置的制品形状1。例如即使是如图5所示那样具有沿着长边方向在两个位置以上设置弯曲部11且相邻的直线部10通过该弯曲部11连结那样的形状的长边方向形状的制品形状，也能够应用本发明。

此时，如图5的(b)所示，在各弯曲部11向顶板部1a侧凸出的弯曲形状的情况下，如上述那样，在第一工序中，关于各弯曲部11，只要以中间部件的顶板部1a的线长比制品形状长，使中间部件的曲率半径比制品形状小的方式设计第一工序的模具即可。

另外，如图5的(a)所示，关于弯曲部11向顶板部1a侧凹陷的弯曲形状的部分，在第一工序中，设定为以使弯曲部11处的顶板部1a的长边方向的线长比制品形状中的线长短的方式，成为使该弯曲部11的曲率半径比制品形状1中的曲率半径大的中间部件。在弯曲部11向顶板部1a侧凹陷的弯曲形状的部分中，例如以对形成弯曲的凹部分赋予余留部的方式进行成型由此使线长变短而调整为比制品形状1中的曲率半径大的曲率半径。

此时，在将弯曲部11中的上述顶板部1a的长边方向的线长在制品形状中定义为L1o，在上述中间部件中定义为L1′时，以满足下述(2)式的方式进行设定。

L1o＞L1′≥0.99×L1o····(2)

而且，关于弯曲部11向顶板部1a侧凹陷的弯曲形状的部分，在将该弯曲部11处的凸缘部1c的长边方向的线长在制品形状中定义为L2o，在中间部件中定义为L2′时，以满足下述(4)式的方式进行设计。

L2o＜L2′≤1.01×L2o····(4)

实施例

为了确认本发明的冲压成型方法的回弹减少效果，进行了基于有限元法(FEM)的冲压成型解析以及回弹解析。

在本实施例中，将制品形状1设定为如下条件：是在图1所示的侧视图中成为“へ”字形，且在“へ”字的顶点部沿长边方向以规定的曲率弯曲了的帽型剖面部件。另外，在冲压成型使用的金属板20是板厚t＝2.0mm，拉伸强度设为590MPa级～1180MPa级的钢板。

在表1表示该解析的解析条件和此时的评价结果。

[表1]

样本No.1～3是以不进行第一工序，通过第二工序将金属板20冲压成型为制品形状1这样的条件实施了回弹解析的比较例。可知在该样本No.1～3的情况下，产生了与制品形状的最大偏差量是5.7mm以上，并且材料强度越高则与制品形状的最大偏差量越大。而且，可知与制品形状的最大偏差量在1180MPa材料中产生10.4mm。

样本No.4～12是以基于本发明的冲压条件进行了解析的例子。该样本例是以如下条件进行了评价的例子：将中间部件的弯曲部11处的顶板部1a的长边方向的线长L1′相对于制品形状1的线长L1o设定为(1.005×L1o)或者(1.01×L1o)而进行了第一工序之后，在第二工序中冲压成型为制品形状1。

样本No.4～6是在如下条件下进行了解析：在第一工序中，将弯曲部11的顶板部1a的线长L1′变形为制品形状1的1.005倍的长度之后，在第二工序中冲压成型为制品形状1。其中，将第一工序中的弯曲部11的凸缘部1c的线长L2′设定为与制品形状1中的线长L2o相同的长度。在以该条件实施了回弹解析的情况下，可知最大回弹量在1180MPa材料中是2.9mm，与样本No.3比较回弹大幅度地减少。

另外，样本No.7～9与样本No.4～6相同，在如下条件下进行了解析：在第一工序中，将弯曲部11的顶板部1a的线长L1′变形为制品形状1的1.005倍的长度之后，在第二工序中冲压成型为制品形状1。其中，将第一工序中的弯曲部11的凸缘部1c的线长L2′设定为制品形状1中的线长L2o的0.995倍的长度。在以该条件实施了回弹解析的情况下，可知最大回弹量在1180MPa材料中是-1.3mm，与样本No.3比较回弹大幅度地减少，而且与样本No.6相比回弹的绝对值也变小。

而且，样本No.10～12是在如下条件下进行了解析：在第一工序中，将弯曲部11的顶板部1a的线长L1′变形为制品形状1的1.01倍的长度之后，在第二工序中冲压成型为制品形状1。其中，将第一工序中的弯曲部11的凸缘部1c的线长L2′设定为与制品形状1中的线长L2o相同的长度。在以该条件实施了回弹解析的情况下，可知最大回弹量在1180MPa材料中是1.2mm，与样本No.3比较回弹大幅度地减少。

以上，本申请要求优先权的日本专利申请2016-156816(2016年8月9日申请)的全内容通过参照而成为本发明的一部分。

这里虽参照有限数量的实施方式进行了说明，但技术方案并不限定于此，基于上述公开的各实施方式的修改对于本领域技术人员将是显而易见的。

附图标记的说明

1…制品形状；1a…顶板部；1b…侧壁部；1c…凸缘部；10…直线部；11…弯曲部；15、16…第一工序中的模具；17、18…第二工序中的模具；20…金属板；21…中间部件；L1o…制品形状中的顶板部的线长；L1′…中间部件中的顶板部的线长；L2o…制品形状中的凸缘部的线长；L2′…中间部件中的凸缘部的线长；L11、L12…假想线；LP…交点；WP0…顶点；Y…余留部。

Claims (9)

1.一种冲压成型品的制造方法，其特征在于，将金属板冲压成型为如下的制品形状来制造时，具有如下第一工序以及第二工序，该制品形状在顶板部的宽度方向两侧具有侧壁部而具有帽型的横剖面形状并且具有长边方向形状，该长边方向形状具备多个直线部、以及连结相邻的上述直线部并向顶板部侧凸出或者凹陷地弯曲的一个或者两个以上的弯曲部，

在上述第一工序中，在上述弯曲部向上述顶板部侧凸出地弯曲的情况下，成型为以该弯曲部处的上述顶板部的长边方向的线长比上述制品形状中的线长长的方式使该弯曲部的曲率半径比上述制品形状中的曲率半径小的中间部件，在上述弯曲部向上述顶板部侧凹陷地弯曲的情况下，成型为以该弯曲部处的上述顶板部的长边方向的线长比上述制品形状中的线长短的方式使该弯曲部的曲率半径比上述制品形状中的曲率半径大的中间部件；以及

在上述第二工序中，将上述中间部件冲压成型为上述制品形状，

上述制品形状是在顶板部的宽度方向两侧经由侧壁部而具有凸缘部的帽型的横剖面形状，

在上述第一工序中，在上述弯曲部向上述顶板部侧凸出地弯曲的情况下，以该弯曲部处的上述凸缘部的长边方向的线长比上述制品形状中的线长短的方式进行设定而成型为中间部件，在上述弯曲部向上述顶板部侧凹陷地弯曲的情况下，以该弯曲部处的上述凸缘部的长边方向的线长比上述制品形状中的线长长的方式进行设定而成型为中间部件。

2.根据权利要求1所述的冲压成型品的制造方法，其特征在于，

在将上述弯曲部处的上述顶板部的长边方向的线长在上述制品形状中定义为L1o，在上述中间部件中定义为L1′时，

在上述弯曲部向上述顶板部侧凸出情况下，满足下述（1）式：

L1o＜L1′≤1.01×L1o・・・・（1）。

3.根据权利要求1所述的冲压成型品的制造方法，其特征在于，

在将上述弯曲部处的上述顶板部的长边方向的线长在上述制品形状中定义为L1o，在上述中间部件中定义为L1′时，

在上述弯曲部向上述顶板部侧凹陷的情况下，满足下述（2）式：

L1o＞L1′≥0.99×L1o・・・・（2）。

4.根据权利要求2或3所述的冲压成型品的制造方法，其特征在于，

上述弯曲部的范围基于将上述金属板成型为上述制品形状的CAE解析的结果，而设定于在上述顶板部产生长边方向拉伸应力或者长边方向压缩应力的应力产生区域。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的冲压成型品的制造方法，其特征在于，

在第一工序中，在上述弯曲部向上述顶板部侧凸出的情况下，以将夹着作为对象的弯曲部而定位的两个直线部的顶板部朝向弯曲部的顶点部侧延长的假想线的交点、与上述弯曲部的顶点的间隔变小的方式成型余留部，而使上述弯曲部的曲率半径减小。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的冲压成型品的制造方法，其特征在于，

在将上述弯曲部处的上述凸缘部的长边方向的线长在上述制品形状中定义为L2o，在上述中间部件中定义为L2′时，

在上述弯曲部向上述顶板部侧凸出的情况下，满足下述（3）式：

L2o＞L2′≥0.99×L2o・・・・（3）。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的冲压成型品的制造方法，其特征在于，

在将上述弯曲部处的上述凸缘部的长边方向的线长在上述制品形状中定义为L2o，在上述中间部件中定义为L2′时，

在上述弯曲部向上述顶板部侧凹陷的情况下，满足下述（4）式：

L2o＜L2′≤1.01×L2o・・・・（4）。

8.根据权利要求1～3中任一项所述的冲压成型品的制造方法，其特征在于，

在第一工序中应用拉深成型或者仿形成型，在第二工序中是成型为制品形状的整形工序。

9.根据权利要求1～3中任一项所述的冲压成型品的制造方法，其特征在于，

是上述金属板的材料强度为590MPa以上的钢板。

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